| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Самый мощный постоянный магнит.
Нитрид железа — самый сильный известный магнит 10:58
(PhysOrg.com) Группа ученых Университета Штата Миннесота показала, что кристаллы Fe16N2 являются более магнитными, чем самый сильный магнитный материал, известный до этого, и его магнетизм превышает предсказанный предел магнетизма для материалов.
Магнетизм возникает при вращении электронов в материале, при этом каждый электрон, работает как крошечный магнит с его магнитным полем,ориентированным по оси вращения. В большинстве атомов электроны могут вращаться 'вверх' или 'вниз', но когда большинство из них вращается в одном направлении, материал становится магнитным. В железе, например, в четыре раза вращение в одном направлении больше, чем в другом.
В более сложном материале, согласно теории, есть подобные реке, полосы электронных облаков, образованных из отдельных атомов путем слияния. Каждая полоса содержит электроны, вращающиеся только в одном направлении, и магнетизм материала определен различием между числами каждого типа полосы. Используя теорию, ученые предсказали, что железный кобальт должен быть самым сильным магнитным материалом.
Группа физиков материалов из двух городов, штата Миннесота, во главе с Джин-Пинг Вонг (Jian-Ping Wang)нашли материал, состоящий из 16 атомов железа и двух атомов азота, который приблизительно на 18 % более магнитен, чем предсказанный предел. Данные рентгеновского анализа состава показали, что шесть атомов группируются вокруг каждого атома азота, с двумя которые расположены между двумя кластерами.более расположенный между этими двумя группами. Исследователи считают, что электроны, вращаются между этими группами так же,как они делают в обычном железе, но поскольку они ограничены в перемещении, это увеличивает магнетизм.
Вонг говорит, что предполагал это в 1972 году, обнаружив Fe16N2 был чрезвычайно магнитным, и это было поддержано исследователями Хитачи в 1990-ых, но эти полученные данные не были подтверждены более поздними исследователями. Fe16N2 метастабилен и имеет тенденцию образовыватm другие кристаллические структуры, усложняя оценки объема материала, который является фактически Fe16N2 .
В отличие от предыдущих исследований, существующее исследование использовало метод XMCD (рентгено-магнитного кругового дихроизма), чтобы измерить намагничивание. Этот метод непосредственно обнаруживает ограниченные электроны, и таким образом менее чувствителен к эффекту объема, чем более ранние методы. Вонг и команда также произвели моделирование, показывающее, как появляются ограниченные электроны.
Если магниты будут изготовлены для коммерческого использования, они могут позволить производителям компьютеров, уменьшить объем магнитной памяти и увеличить емкость памяти. О полученных данных сообщено на съезде Американского Физического Общества в этом месяце.
http://patent.ucoz.ru/news/nitrid_zheleza_samyj_silnyj_izvestnyj_magnit/2010-03-25-136
Гальванопластика
Ю. Афанасьев
Файл с книжной полки Несененко Алексея OCR: Несененко Алексей июль 2003
В середине прошлого века русский академик Б. С. Якоби открыл способ изготовления изделий и снятия копий с предметов с помощью электролитического осаждения металла из водного раствору его соли. Способ был назван гальванопластикой. В наше время это выдающееся открытие широко используется в
Агатовый медальон. Торец агатовой пластины металлизирован медью, к нему припаяна ажурная оправа из медной проволоки. Затем все покрыто общим слоем гальванической меди. Окончательная отделка — серебрение.
Керамический флакончик, оправленный полированной медью.
машиностроении, авиации, космонавтике, радиоэлектронике, электротехнике и многих других областях техники.
Агатовый медальон. Торец агатовой пластины металлизирован медью, к нему припаяна ажурная оправа из медной проволоки. Затем все покрыто общим слоем гальванической меди. Окончательная отделка — серебрение.
Керамический флакончик, оправленный полированной медью.
Вместе с тем гальванопластика — доступная, увлекательная и благодарная область любительского творчества. Пользуясь ее технологией, моделист получает возможность делать сложнейшие детали своих конструкций из металла. Для этого достаточно изготовить деталь из пластилина, металлизировать ее и после удаления основы иметь эту деталь уже в металле. В художественном творчестве металлизированные предметы из пластмассы, дерева, кружев могут выступать в качестве законченных художественных произведений или составных частей изделий. Скульптуру из пластилина или гипса вы сможете перевести в металл и надолго сохранить, украсить металлической оправой или накладным орнаментом керамические и стеклянные предметы, оправить металлом камень, янтарь, дерево. Совершенно необычайные возможности открывает металлизация растений, цветков, насекомых. Трудно даже перечислить все, что можно сделать с помощью гальванопластики.
Для того, чтобы заняться этим интересным делом, надо прежде всего собрать гальваническую установку и освоить технику работы с ней. Материалы, необходимые для этого, широко доступны, процесс электролиза не сопровождается вредными выделениями, и при соблюдении элементарной осторожности работа с установкой безопасна. Здесь будет рассказано о нанесении медного покрытия как самого простого и доступного в любительских условиях. В принципе можно осаждать и другие металлы — серебро, никель, хром и т. д. Но в этом случае потребуются более дорогостоящие вещества, причем многие из них не безвредны, усложняется технология. Интересующиеся могут найти сведения на этот счет в специальной литературе.
Любительская гальваническая установка состоит из ванны с электролитом, анодной пластины, катодной штанги, источника постоянного тока на 6 — 12 вольт, амперметра и реостата.
Гальваническое осаждение металла на поверхности предмета возможно лишь тогда, когда поверхность эта или весь предмет являются проводниками электрического тока, Поэтому для изготовления моделей или форм желательно использовать металлы. Наиболее подходят для этой цели легкоплавкие металлы: свинец, олово, припои, сплав Вуда. Эти металлы мягки, легко обрабатываются слесарным инструментом, хорошо гравируются и отливаются (см. "Наука и жизнь" ? 10, 1979 г.). После наращивания гальванического слоя и
Старинные кружева, покрытые слоем металла.
отделки металл формы выплавляют из готового изделия.
Старинные кружева, покрытые слоем металла.
Однако наибольшие возможности для изготовления моделей все же представляют диэлектрические материалы. Чтобы металлизировать такие модели, нужно придать их поверхности электропроводность. Успех или неудача в конечном итоге зависят в основном от качества токопроводящего слоя. Слой этот может быть нанесен одним из трех способов. Самый распространенный способ — графитирование, он пригоден для моделей из пластилина и других материалов, допускающих растирание графита по поверхности. Следующий прием — бронзирование, способ хорош для моделей относительно сложной формы, для разных материалов, однако за счет толщины бронзового слоя несколько искажается передача мелких деталей. И, наконец, серебрение, пригодное во всех случаях, но особенно незаменимое для хрупких моделей с очень сложной формой — растений,
Варианты взаимного расположения анодных пластин и катода в электролитической ванне.
Медь осаждается не только на противостоящей аноду стороне, но и на обратной, а также на торцах металлизируемого предмета. Погружаются предметы в электролит с зазором не менее 20 мм от дна ванны и верхнего уровня жидкости. Приставшие к предмету, особенно в углублениях, пузырьки воздуха сгоняются кисточкой или встряхиванием.
Минимальное расстояние анод — катод составляет 50 мм.
насекомых и т. п.
Варианты взаимного расположения анодных пластин и катода в электролитической ванне.
Медь осаждается не только на противостоящей аноду стороне, но и на обратной, а также на торцах металлизируемого предмета. Погружаются предметы в электролит с зазором не менее 20 мм от дна ванны и верхнего уровня жидкости. Приставшие к предмету, особенно в углублениях, пузырьки воздуха сгоняются кисточкой или встряхиванием.
Минимальное расстояние анод — катод составляет 50 мм.
Выбор токопроводящего слоя зависит от материала, из которого сделан предмет, его конфигурации, фактуры поверхности и, конечно, от имеющихся в распоряжении веществ.
ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ
Прежде чем нанести токопроводящий слой, модель нужно подготовить: устранить гигроскопичность поверхности, обеспечить прочное сцепление токопроводящего слоя с основой. Дерево, кружева, гипс и все другие гигроскопичные материалы пропитываются горячей натуральной олифой или расплавленным парафином (воском). При серебрении предметов с гладкой поверхностью, а также пропитанных олифой или парафином необходим подслой, прочно держащийся на основе и хорошо удерживающий двухлористое олово (SnCl2), необходимое для создания токопроводящего слоя. Подслой может быть из нитролака, лучше матового, клея БФ, коллодия и т. п. Для предметов с тонкими деталями лак или клей надо делать более жидкими. Хороший подслой дает алюминиевая пудра (краска "под серебро"), которую замешивают на нитролаке или клее БФ-2 (красят кисточкой или окунанием). Можно нанести алюминиевую пудру и на сырую лаковую пленку. Полезно крашеную или лакированную поверхность заматировать, облив ее несколько раз 50% раствором ацетона в воде. При серебрении без подслоя поверхность предмета обезжиривается раствором любого моющего средства, бензином или ацетоном.
НАНЕСЕНИЕ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ
ГРАФИТИРОВАНИЕ. Если в вашем распоряжении нет готового порошка графита, его можно приготовить из грифелей простых мягких карандашей. Грифели нужно тщательно истолочь и просеять через вчетверо сложенный капроновый чулок. Слой начинают наносить густым опудриванием предмета графитом, который затем растирают кистью, тем более жесткой, чем прочнее поверхность, или матерчатым тампоном, слегка смоченным машинным маслом. Графитируют до получения черной блестящей пленки. Для ускорения работы можно использовать графит, растертый с клеем БФ-2 (для уменьшения вязкости его несколько разбавляют спиртом). Клей наносят на модель кистью. Но поверхность в этом случае получается более грубая и зернистая.
Графит обладает большим электрическим сопротивлением, поэтому осаждение меди начинается в месте присоединения контактного проводника, и только через некоторое время (иногда продолжительное) весь предмет оказывается покрыт слоем металла. Случается, что по разным причинам некоторые места не затягиваются медью. Тогда модель из ванны вынимают, промывают, сушат, дополнительно покрывают графитом незатянувшиеся места и снова помещают в ванну. Осаждение
Общий вид электролитической ванны из оргстекла с анодной пластиной и катодной штангой.
Емкость — 15 литров, размеры — 300 Х 200 X 300 мм, толщина стенок 8 мм.
1 — "плюс" источника тока (к реостату),
2 — "минус" источника тока,
3 — отметка уровня электролита,
4 — подвес,
5 — катодная штанга,
6 — анодная пластина.
ведут при минимальной для данной площади плотности тока.
Общий вид электролитической ванны из оргстекла с анодной пластиной и катодной штангой.
Емкость — 15 литров, размеры — 300 Х 200 X 300 мм, толщина стенок 8 мм.
1 — "плюс" источника тока (к реостату),
2 — "минус" источника тока,
3 — отметка уровня электролита,
4 — подвес,
5 — катодная штанга,
6 — анодная пластина.
БРОНЗИРОВАНИЕ. Выполняют с помощью бронзового порошка (продается в комплекте "Краска бронзовая") и двухлористо-го олова. Небольшие предметы окунают в жидкий нитролак (НЦ-222, НЦ-218) или клей БФ-2. Затем, быстро стряхнув капли лака, густо обсыпают бронзовым порошком. Излишки его удаляют. На более крупные предметы наносят кистью клей БФ-2 (здесь замена другим клеем или лаком не допускается) и по высохшей клеевой пленке кистью же наносят бронзовый порошок, смешанный с ацетоном до полужидкой консистенции. Очень важно, чтобы клеевой слой был без пропусков и пузырей, а порошок наложен ровным слоем. После просушки и последующей промывки бронзированную поверхность смачивают раствором двухлористого олова (5 г на 20 мл воды) в течение одной минуты, а затем промывают в проточной воде. Если поверхность не полностью смачивается водой, обработку оловом повторяют.
После промывки модель помещают в ванну. Электропроводность получившегося слоя хорошая, осаждение меди ведется током средней плотности. Незатянувшиеся места бронзируют снова, начиная с клея БФ.
СЕРЕБРЕНИЕ. Получить токопроводящую пленку с минимальным искажением фактуры поверхности можно способом серебрения. Серебрение — процесс "мокрый", он протекает в водном растворе азотнокислого серебра — ляписа (AgNO3). В аптеках продается "Ляписный карандаш", в составе которого содержится примерно 0,3 г AgNO3.
Мелко истолченный ляписный карандаш растворяют в воде. Подготовленный предмет предварительно помещают в раствор двухлористого олова (2,5 г на 100 мл воды). Хороший результат дает только свежеприготовленный раствор. Время обработки от 5 до 60 минут. Поверхность должна полностью смачиваться водой. После тщательной промывки в проточной воде (важная операция!) в течение 1-2 минут предмет активируется в растворе ляписа (0,6 г на 100 мл воды). После растворения ляписа в склянку приливают 3-6 мл аптечного 10% нашатырного спирта до растворения осадка и исчезновения мути. Активируют окунанием в течение 2-20 минут (по мере истощения раствора аммиачного серебра время активации увеличивается). Активированная поверхность на свету темнеет, что может служить признаком пригодности растворов и качества активации. Двухлористое олово восстанавливает ионы серебра до металла, и поверхность предмета приобретает удовлетворительную электропроводность. Активированный предмет сушат без промывки и сухим помещают в ванну. Осаждение меди ведут током средней плотности. Слой серебра чрезвычайно тонок и непрочен, поэтому требует самого осторожного обращения.
Есть и еще один способ получения серебряной токопроводящей пленки, совершенно не искажающий фактуру поверхности предмета. Обработанную двухлористым оловом поверхность смачивают (кисточкой или обливанием) раствором ляписа (1 г ляписа на 10 мл дистиллированной воды) и выставляют на прямой солнечный свет, обеспечив равномерное освещение со всех сторон. Через некоторое время поверхность потемнеет, тогда ее снова смачивают раствором и помещают на солнце и т. д. В конце концов она приобретет черный с блеском цвет и высокую электропроводность.
При таком способе серебрения можно обойтись и без двухлористого олова. Если же поверхность плохо смачивается водным раствором ляписа, вместо воды следует взять спирт или водку. Этот способ дает хороший результат, но требует времени и терпения. Хранить растворы серебра надо в темном месте.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА
Ответственной операцией является электрическое соединение токопроводящего слоя с минусом источника тока. Для соединения используется отожженный и очищенный медный провод диаметром 0,2 — 0,5 мм или шинка — полоска мягкой фольги, к которой припаян конец контактного провода. К модели шинку прикрепляют резиновыми колечками или нитками. Положение ее надо периодически менять, чтобы медь осела и под ней и чтобы шинка не приросла к медному слою. Зачищенным концом контактного провода можно обмотать предмет. Провод иногда прикрепляют к модели еще до нанесения токопроводящего слоя.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
